DE202007019240U1

DE202007019240U1 - Beschichtete Sicherungsscheibe

Info

Publication number: DE202007019240U1
Application number: DE202007019240U
Authority: DE
Original assignee: Nord Lock AB
Current assignee: Nord Lock AB
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: EP2032739B1; KR101400942B1; EP2360295A1; TWI402433B; EP2032739A4; SE0601268L; EP2032739A1; ATE523614T1; SE531379C2; CN101460662A; WO2007142599A1; CN104988515A; US8216076B2; TW200809104A; US20100239389A1; DK2032739T3; KR20090023370A; DE202007019121U1

Abstract

Sicherungsscheibe aus gehärtetem Stahl, die auf einer Seite ein Muster (3) aus Zähnen und auf der anderen Seite ein Muster (3') aus Keilflächen umfasst, wobei die Sicherungsscheibe (1) mit einer korrosionshemmenden Beschichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheibe (1) aus einem Stahl besteht, der durch Erhitzen auf eine Austenitisierungstemperatur und anschließendes Abschrecken gehärtet wurde und einen Kohlenstoffgehalt ≥ 0,25 Gew.-% hat, und dass eine Basisbeschichtung, die Zinkplättchen aufweist, nichtelektrolytisch auf die Sicherungsscheibe (1) aufgebracht ist.

Description

1. Hintergrund
1.1 Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine beschichtete Sicherungsscheibe gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1.
1.2 Stand der Technik
Sicherungsscheiben, z. B. zur Sicherung von Bolzen, haben eine plattenartige Form und vorzugsweise auf einer Seite ein Muster von radial verlaufenden Zähnen und auf der anderen Seite ein Muster von vorzugsweise radial verlaufenden Keilflächen und mit einer mittigen Bohrung für einen Bolzen, eine Schraube oder ein ähnliches Befestigungselement, wie bereits bekannt. Zwei Sicherungsscheiben sollen gemeinsam angebracht werden, wobei die Keilflächenmuster einander gegenüberliegen und die Zahnmuster an einem Bolzenkopf, einer Mutter oder dergleichen bzw. an einem Träger oder dergleichen angreifen sollen.
Um einen wirksamen Eingriff zu erzielen und der beträchtlichen, auf die Befestigungsanordnung aufgebrachten Kraft standzuhalten, sind die Sicherungsscheiben aus einem härtbaren Stahl hergestellt und gehärtet.
Um unter anderem korrosionsbeständig zu sein, sind die Sicherungsscheiben des weiteren mit einer Zinkbeschichtung versehen, die elektrolytisch aufgebracht ist.
Ein ernstes Problem bei dieser vorbekannten Technik besteht darin, dass während des elektrolytischen Aufbringens der Zinkbeschichtung Wasserstoff entsteht, wobei sich der Wasserstoff auf atomarer Ebene in dem Stahl der Sicherungsscheibe löst und eine sogenannte Wasserstoffversprödung verursacht, wobei die Versprödung darauf zurückzuführen ist, dass die gelösten Wasserstoffatome zu Dislokationen in dem Stahl führen und somit die Duktilität des Stahls verringern.
Um die Wasserstoffversprödung wesentlich zu verringern oder ganz zu eliminieren, werden die Sicherungsscheiben, die gehärtet und normalerweise leicht angelassen wurden, bei etwa 200°C für etwa 48 Stunden wärmebehandelt, um den gelösten Wasserstoff aus dem Stahl auszutreiben. Dies ist natürlich ein kostspieliger und zeitraubender Vorgang, der jedoch notwendig ist. Ferner wird der gehärtete Stahl durch diese Wärmebehandlung im allgemeinen noch zusätzlich angelassen, so dass die gewünschte Härte nicht aufrechterhalten, sondern beträchtlich herabgesetzt wird.
Ferner ist es heutzutage notwendig, dass härtere Sicherungsscheiben mit härteren Bolzen und Stiftbolzen kombiniert werden, damit das Zahnmuster der Sicherungsscheibe darin eingreifen kann. Solche härteren Sicherungsscheiben erhält man jedoch durch Erhöhen des Kohlenstoffgehalts des Stahls, was die Sicherungsscheiben noch empfindlicher macht gegen Wasserstoffversprödung und ein zusätzliches Anlassen während der genannten Wärmebehandlung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sicherungsscheibe bereitzustellen, die eine Lösung für die oben beschriebenen Probleme bietet.
2. Zusammenfassung der Erfindung
Die oben bezeichnete Aufgabe wird durch eine Sicherungsscheibe gemäß dem beigefügten unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weitere Vorteile werden durch die in den Unteransprüchen beschriebenen Merkmale erzielt.
3. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der Lektüre der nun folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen; darin zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Bolzensicherungssystems gemäß dem Stand der Technik mit zwei Sicherungsscheiben; und
2 eine schematische Darstellung, in Form eines Blockdiagramms, einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
4. Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
In 1 bezeichnet 1 Sicherungsscheiben der Art, wie sie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden soll und gemäß der Erfindung angeordnet werden soll.
Die Sicherungsscheiben dienen zu Verriegelungszwecken, z. B. zum Sichern eines Bolzens 2, wobei jede Sicherungsscheibe eine plattenartige Form hat und auf einer Seite ein Muster 3 von Zähnen und auf der anderen Seite ein Muster 3' von Keilflächen und eine nicht dargestellte mittige Bohrung für ein Befestigungselement 2, wie zum Beispiel einen Bolzen, eine Schraube oder dergleichen umfasst, wobei die Sicherungsscheiben paarweise angebracht werden sollen, wobei die Seiten mit dem Keilflächenmuster einander gegenüberliegen, und eine selbsthemmende Wirkung bereitstellen, wenn die Steigung α der Keilflächen die Steigung β der Gewindegänge des Befestigungselements übersteigt, wie in dem Beispiel der 1 dargestellt.
Gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung werden Sicherungsscheiben 1, die zuvor durch Erhitzen auf eine Austenitisierungstemperatur und anschließendes Abschrecken gehärtet wurden, in einigen Fällen nach einem gewissen Anlassen, einem Vorbehandlungsschritt 4 zugeführt, wie durch den Pfeil 5 angedeutet. Die Vorbehandlung kann das Waschen und Abstrahlen umfassen und richtet sich nach dem Oberflächenzustand der gehärteten Sicherungsscheiben. In einigen Fällen könnte es wünschenswert sein, die gehärteten Sicherungsscheiben vor dem Beschichten bis zu einem gewissen Grad anzulassen, vorzugsweise in einem ganz begrenzten Umfang, beispielsweise soweit, dass die Stahlhärte um etwa 5–15%, vorzugsweise um weniger als etwa 10% herabgesetzt wird. Viele Stähle, wie zum Beispiel niedriglegierte Borstähle, sind im gehärteten Zustand recht duktil und müssen für den vorliegenden Zweck nicht angelassen werden.
Nach der Vorbehandlung folgt ein Schritt 6 des Aufbringens einer Basisbeschichtung, vorzugsweise in einer Schleudervorrichtung 6, zu der die Sicherungsscheiben 1 sowie die Beschichtung in flüssiger Form überführt werden, wie durch die Pfeife 7 bzw. 8 angedeutet. In einem Härtungsschritt, der allgemein mit 9 bezeichnet ist, wird die aufgebrachte Basisbeschichtung der Sicherungsscheiben gehärtet, wobei die flüssigen Bestandteile der Basisbeschichtung durch Erhitzen entfernt werden. Der Härtungsschritt 9 kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einen Vorwärmschritt 9' und einen Haupthärtungsschritt 9'' und anschließend einen Kühlschritt 9''' umfassen. Nach Durchlaufen des Härtungsschritts 9 werden die Sicherungsscheiben mit einer metallischen Basisbeschichtung bedeckt. Gemäß manchmal bevorzugten Ausführungsformen werden die Sicherungsscheiben mit einer ersten Basisbeschichtung zu dem Schritt 6 des Aufbringens der Basisbeschichtung zurückgeführt, wie durch den Pfeil 10 angedeutet, und ferner zu dem Härtungsschritt 9, um eine weitere Schicht der Basisbeschichtung aufzubringen.
Ferner wird gemäß bevorzugten Ausführungsformen eine Deckschicht zur nachträglichen Versiegelung über der Basisbeschichtung der Sicherungsscheiben aufgebracht, die zu diesem Zweck zu einer Deckschichtauftragsstraße überführt werden, wie durch den Pfeil 11 angedeutet. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen umfasst diese Straße einen Schritt 12 des Aufbringens einer Deckschicht, vorzugsweise in Form einer Schleudervorrichtung 12', zu der die Sicherungsscheiben sowie die Deckschicht in flüssiger Form überführt werden, wie durch die Pfeile 11 bzw. 13 angedeutet. In einem Härtungsschritt, der allgemein mit 14 bezeichnet ist, wird die aufgebrachte Deckschicht gehärtet, wobei die flüssigen Bestandteile der Deckschicht durch Erhitzen entfernt werden. Dieser Härtungsschritt kann auch einen Vorwärmschritt 14' und einen Haupthärtungsschritt 14'' sowie einen Kühlschritt 14''' umfassen.
Bei einer manchmal bevorzugten alternativen Ausführungsform wird der Schritt des Aufbringens der Deckschicht in demselben Aufbringschritt, vorzugsweise in Form einer Schleudervorrichtung, wie der Schritt des Aufbringens der Basisbeschichtung, vorzugsweise in Form einer Schleudervorrichtung, durchgeführt.
Diese Ausführungsform ist in der 2 mit Hilfe der Pfeile 11' und 13' dargestellt, die zu Schritt 6 bzw. 12'' für die Sicherungsscheiben bzw. die Deckschicht führen, wobei der Härtungsschritt 9 vorzugsweise auch zum Härten der aufgebrachten Deckschicht gemäß dieser alternativen Ausführungsform verwendet wird, wobei die Verfahrensparameter des Härtungsschritts 9 jedoch, soweit zutreffend, für diesen alternativen Härtungsschritt ausgelegt sind. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch auch ein getrennter Härtungsschritt 14 für die Deckschicht vorstellbar, wie durch den Pfeil 15 angedeutet.
Der/Die Beschichtungsschritt(e) des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird/werden nichtelektrolytisch durchgeführt und unter solchen Bedingungen, dass das Anlassen der gehärteten Sicherungsscheiben verhindert bzw. im Wesentlichen verhindert wird.
Der Härtungsschritt 9 für die Basisbeschichtung umfasst also typischerweise das Vorwärmen für etwa 10 Minuten auf etwa 60–120°C, vorzugsweise auf etwa 80°C, und das Haupthärten für weniger als 60 Minuten, vorzugsweise weniger als 20 Minuten, wie zum Beispiel für etwa 15 Minuten bei etwa 200°C, vorzugsweise bei etwa 190–230°C.
Ferner umfasst der Härtungsschritt 14 für die Deckschicht typischerweise das Vorwärmen für etwa 10 Minuten unter 200°C und das Haupthärten für weniger als etwa 20 Minuten, vorzugsweise für etwa 10 Minuten, bei etwa 200°C, vorzugsweise bei etwa 190–210°C.
Die gehärtete Basisbeschichtung umfasst eine Metallschicht, die Zinkplättchen („Zink-Flakes”) umfasst, und insbesondere eine Metallschicht, die eine Mischung von Zinkplättchen und Aluminiumplättchen umfasst, wobei die Basisbeschichtung den Sicherungsscheiben korrosionshemmende Eigenschaften verleiht. Typischerweise umfasst die Metallschicht etwa 74 Gew.-% Zink und etwa 8 Gew.-% Aluminium.
Die Deckschicht zur nachträglichen Versiegelung versiegelt die Basisbeschichtung und stellt sicher, dass der Stahl der Sicherungsscheibe nicht aufgrund von Poren in der Basisbeschichtung korrodiert. Bevorzugt wird eine Deckschicht, die Dilithiumoxid aufweist.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen ist die Basisbeschichtung von der auf dem Markt unter der Bezeichnung DELTA PROTEKT^TM KL 100 erhältlichen Art, und die Deckschicht ist von der auf dem Markt unter der Bezeichnung DELTA PROTEKT^TM VH 300 erhältlichen Art, vorzugsweise vom Typ VH 302 GZ oder VH 301 GZ.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform umfasst die Basisbeschichtung DELTA PROTEKT^TM KL 100 im Wesentlichen etwa
74,27% Zink,
8,07% Aluminium,
14,3% Titandioxid und
3,5% Siliciumdioxid.
Ferner umfasst die Deckschicht DELTA PROTEKT^TM VH 300 (VH 302 GZ oder VH 301 GZ) gemäß einer speziellen Ausführungsform im Wesentlichen etwa
61% amorphes Siliciumdioxid,
30,3% Dilithiumoxid.
Der Rest wird nicht deklariert.
Typischerweise hat die Schicht der Basisbeschichtung eine Dicke von etwa 6–20 μm, vorzugsweise etwa 10 μm, und die Deckschicht hat eine Dicke von etwa 1–3 μm.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen beträgt die Härte des beschichteten Stahls der Sicherungsscheibe über 500 HV, vorzugsweise etwa 500–560 HV.
Als Stahl für die Sicherungsscheibe kann eine große Zahl verschiedener Stähle gewählt werden.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen werden niedriglegierte Borstähle verwendet, wobei diese Stähle im Wesentlichen Folgendes umfassen:
0,25–0,30% Kohlenstoff
0,20–0,35% Silicium
1,00–1,30% Mangan
0,030% Phosphor
0,010% Schwefel
0,20–0,60% Chrom und
0,0015–0,0050% Bor,
Rest Eisen und normale Verunreinigungen.
Gemäß anderen bevorzugten Ausführungsformen ist der Kohlenstoffgehalt des Sicherungsscheibenstahls höher als 0,3 Gew.-%, vorzugsweise 0,3–0,5 Gew.-%, wobei ein Beispiel hierfür niedriglegierter Borstahl gemäß dem Europäischen Standard 30 MnCr B5 ist, der im Wesentlichen Folgendes umfasst:
0,3–0,36% Kohlenstoff
≤ 0,4% Silicium
1,2–1,5% Mangan
≤ 0,035% Phosphor
≤ 0,040% Schwefel
0,3–0,6% Chrom
0,0008–0005% Bor,
Rest Eisen und normale Verunreinigungen.
Beispiel 1
Sicherungsscheiben vom Typ Nil aus einem Borstahl vom Typ Boloc 04 mit einer für die obengenannten bevorzugten niedriglegierten Borstähle mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,25–0,30% angegebenen Zusammensetzung wurden auf Austenitisierungstemperatur erhitzt und anschließend in Wasser abgeschreckt, so dass sich eine Härte von 581 HV ergab. Durch das anschließende Anlassen, vorzugsweise online in einem Bandofen, für 30 Minuten bei 200°C ergab sich eine Härte von 529 HV, d. h. ein Rückgang der Härte um etwa 9%.
Die so behandelten Sicherungsscheiben erhielten dann eine zweilagige DELTA-Basisbeschichtung und eine einlagige Deckschicht wie oben beschrieben, wobei jede Schicht für etwa 15 Minuten auf 200°C erhitzt wurde und die Härte nach der Beschichtungsbehandlung etwa 513 HV betrug.
Die erfindungsgemäße Sicherungsscheibe und das Verfahren zu ihrer Herstellung sollten aus der obigen Beschreibung in ausreichendem Maße klar hervorgehen.
Die auf die gewünschte Härte gehärteten Sicherungsscheiben werden also nichtelektrolytisch beschichtet, wobei das Beschichtungsverfahren das Erhitzen auf eine solche Temperatur umfasst, dass das Anlassen der gehärteten Sicherungsscheiben vermieden bzw. im Wesentlichen vermieden wird. Neben einer Aufrechterhaltung der Härte bietet das Verfahren eine verbesserte Produktivität.
Die Erfindung wurde oben in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Natürlich sind noch weitere Ausführungsformen sowie geringfügige Änderungen und Ergänzungen vorstellbar, ohne von der Grundidee der Erfindung abzuweichen.
Das Aufbringen der Basisbeschichtung und der Deckschicht kann wie oben beschrieben erfolgen, wobei die Sicherungsscheiben nach dem Eintauchen in die flüssige Beschichtung/Schicht in einer Schleudervorrichtung verarbeitet werden, um überschüssige Flüssigkeit zu entfernen. Es können noch andere Verfahren als dieses sogenannte Tauch-Schleudern eingesetzt werden, wie zum Beispiel Tauch-Ziehen (Entfernen von Flüssigkeit durch Abtropfen ohne Schleudervorrichtung) oder Sprühen.
Das Erhitzen zum Vorwärmen und Härten kann in einem geeigneten Ofen erfolgen, zum Beispiel in einem Gas- oder Elektroofen.
Die Erfindung ist auch anwendbar auf eine zusammen mit zwei Sicherungsscheiben zu verwendende Mutter, wobei jede Sicherungsscheibe mit einem Muster aus Zähnen und einem Muster aus Keilflächen versehen ist, sowie auf eine mit einem Muster aus Zähnen versehene Mutter, die zusammen mit einer erfindungsgemäßen Sicherungsscheibe verwendet werden kann.
Die Erfindung sollte also nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt verstanden werden, sondern kann innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche variiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Europäischen Standard 30 MnCr B5 [0032]

Claims

Sicherungsscheibe aus gehärtetem Stahl, die auf einer Seite ein Muster (3) aus Zähnen und auf der anderen Seite ein Muster (3') aus Keilflächen umfasst, wobei die Sicherungsscheibe (1) mit einer korrosionshemmenden Beschichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheibe (1) aus einem Stahl besteht, der durch Erhitzen auf eine Austenitisierungstemperatur und anschließendes Abschrecken gehärtet wurde und einen Kohlenstoffgehalt ≥ 0,25 Gew.-% hat, und dass eine Basisbeschichtung, die Zinkplättchen aufweist, nichtelektrolytisch auf die Sicherungsscheibe (1) aufgebracht ist.
Sicherungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoffgehalt ≥ 0,30 Gew.-% beträgt.
Sicherungsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gehärtete Sicherungsscheibe (1) bis zu einem gewissen Grad angelassen worden ist, vorzugsweise in recht begrenztem Umfang, beispielsweise soweit, dass die Härte des Stahls um etwa 5–15%, vorzugsweise um weniger als etwa 10% herabgesetzt worden ist.
Sicherungsscheibe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Basisbeschichtung vom Typ DELTA PROTEKT^TM KL 100 ist.
Sicherungsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisbeschichtung in einem Haupthärtungsschritt bei einer Sicherungsscheibentemperatur von etwa 190–230°C, vorzugsweise etwa 185–200°C gehärtet worden ist und dass die Härtungszeit kürzer war als etwa 60 Minuten, vorzugsweise etwa 15 Minuten.
Sicherungsscheibe nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Deckschicht nichtelektrolytisch auf die Basisbeschichtung aufgebracht ist.
Sicherungsscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht vom Typ DELTA PROTEKT^TM VH 300, vorzugsweise VH 302 GZ oder VH 301 GZ, ist.
Sicherungsscheibe nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte des beschichteten Sicherungsscheibenstahls über 500 HV beträgt, vorzugsweise etwa 500–560 HV.
Sicherungsscheibe nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsscheibenstahl im Wesentlichen Folgendes umfasst: 0,25–0,30% Kohlenstoff 0,20–0,35% Silicium 1,00–1,30% Mangan 0,030% Phosphor 0,010% Schwefel 0,20–0,60% Chrom und 0,0015–0,0050% Bor, Rest Eisen und Verunreinigungen.
Sicherungsscheibe nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsscheibenstahl im Wesentlichen Folgendes umfasst: 0,3–0,36% Kohlenstoff ≤ 0,4% Silicium 1,2–1,5% Mangan ≤ 0,035% Phosphor ≤ 0,040% Schwefel 0,3–0,6% Chrom 0,0008–0,005% Bor, Rest Eisen und normale Verunreinigungen.
Sicherungsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisbeschichtung eine Metallschicht aufweist, die eine Mischung von Zinkplättchen und Aluminiumplättchen umfasst.
Sicherungsscheibe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht etwa 74 Gew.-% Zink und etwa 8 Gew.-% Aluminium aufweist.
Sicherungsscheibe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, soweit rückbezogen auf Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht Dilithiumoxid aufweist.
Sicherungsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisbeschichtung eine Dicke von etwa 6–20 μm, vorzugsweise von etwa 10 μm aufweist.
Sicherungsscheibe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, soweit rückbezogen auf Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht eine Dicke von etwa 1–3 μm aufweist.
Sicherungsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisbeschichtung im Wesentlichen etwa umfasst: 74,27% Zink, 8,07% Aluminium, 14,3% Titandioxid und 3,5% Siliciumdioxid.
Sicherungsscheibe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, soweit rückbezogen auf Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht im Wesentlichen etwa umfasst: 61% amorphes Siliciumdioxid, 30,3% Dilithiumoxid.
Sicherungsscheibe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheibe aus einem niedriglegierten Borstahl besteht.